CS268125B3 - Přesný převodník napětí na kmitočet s velkým vstupním odporem se samostatný­ mi výstupy pro každou polaritu vstupního napětí - Google Patents

Abstract

Zapojeni se týká přesného převodníku napětí na kmitočet s velkým vstupním odporem se samostatnými výstupy pro každou polaritu vstupního napětí. Podstatou řešeni je, že přesný převodník napětí na kmitočet s velkým vstupním odporem je doplněn druhým komparátorem s druhým zdrojem komparačního napětí, druhým časovaclm obvodem, druhým elektronickým spínačem a druhým zdrojem referenčního proudu. Kapacitor je nabíjen proudem daným odporem rezistoru a vstupním napětím. Je-11 na vstupní svorku přivedeno kladné napětí, je v činnosti první komparátor, který se po dosaženi komparační úrovně, dané prvním zdrojem komparačního napěti, překlopí a tím připraví časovači obvod k činnosti. Vlastni aktivace časovacího obvodu však nastane až po příchodu zvolené hrany signálu o referenčním kmitočtu, který je dodán na hodinové vstupy časovačích obvodů ze zdroje referenčního kmitočtu. Časovači obvod vydá impuls přesně definované délky odvozený od signálu o referenčním kmitoč­ tu. Po dobu trváni Impulsu je sepnut první elektronický spínač a kapacitor je vybíjen proudem z prvního zdroje referenč­ ního proudu. Celý proces se neustále opakuje, přičemž kmitočet Impulsů na výstupu prvního časovacího obvodu je přímo úměrný vstupnímu napětí. Podobně zapojeni pracuje, přivedeme-li na vstupní svorku napě­ tí záporné polarity. V činnosti je však nyní druhá větev tvořená druhým kompará­ torem s druhým zdrojem komparačního napě­ tí, druhým časovaclm obvodem, druhým elektronickým spínačem a druhým zdrojem referenčního proudu. Zapojeni má obecné užiti a lze ho aplikovat všude tam, kde je zapotřebí přesný převodník napětí na kmitočet s velkým vstupním odporem se samostatnými výstupy pro každou polaritu vstupního napětí. Zejména najde použiti v měřici a přístrojové technice jako vstupní převodník v mult1metřech, číslicových korelátorech nebo spektrálních analyzátorech, číslicových integrá­ torech apod.

Description

Vynález se týká přesného převodníku naoéti na knitočet s velkým vstupním odporem se samostatnými výstupy pro každou polaritu napěti závislého na základním vynálezu chráněném autorským osvědčením č. 266 884.

Přesný převodník napětí na kmitočet s velkým vstupním odporem podle základního vynálezu je tvořen operačním zesilovačem, rezistorer, kapacitorem, prvním elektronickým spínačem, prvni m zdrojem referenčního proudu, pr/nin komparátorem, prvním zdrojem komparačního napětí, prvním časovacim obvodem a zdrc;em referenčního kmitočtu. lapojeni pracuje tak, že vstupní napěti kladné polarity přivedené na neinvertujici vstup operačního zesilovače se v důsledku činnosti operačního zesilovače zopakuje na jeho invertujícím vstupu. Kapacitor je nabíjen proudem daným odporem rezistoru a vstupním napětím. Jakmile napětí na výstupu operačního zesilovače dosáhne prvního komparačního napětí, překlopí se první komparátor a tím se připraví první časovači obvod k činnosti. Vlastni aktivace prvního časovaciho obvodu však nastane až po příchodu zvolené hrany signálu o referenčním kmitočtu, který je přiváděn na hodinový vstup tohoto obvodu ze zdroje referenčního kmitočtu. První časovači obvod vydá impuls přesně definované délky odvozené od referenčního kmitočtu. Po dobu trváni impulsu je sepnut první elektronický spínač a kapacitor je vybíjen referenčním proudem z prvního zdroje referenčního proudu. Celý proces se periodicky opakuje. '

Zapojení neumožňuje zpracovávat vstupní napětí oboji polarity. Tuto nevýhodu lze odstranit tak, že se stejnosměrně posune celá převodní charakteristika převodníku, nebo že se zkonstruuje samostatný převodník pro opačncj polaritu vstupního napěti. Nevýhodou prvního ze způsobů je okolnost, že nulovému vstupnímu napětí odpovídá určitý střední kmitočet, a ze převodník nemá samostatné výstupy oddělené podle polarity vstupního napětí. Nevýhodou druhého způsobu je pak obvodová složitost a vyšší cenová náročnost.

Uvedené nevýhody do značné míry odstraňuje přesný převodník napětí na kmitočet s velkým vstupním odporem podle autorského osvědčeni č. 266 884 se samostatnými výstupy pro každou polaritu vstupního napěti podle vynálezu, jehož podstatou je, že k výstupu operačního zesilovače je rovněž připojen první vstup druhého komparátoru, přičemž jeho druhý vstup je připojen ke druhému zdroji komparačního napětí. Výstup druhého komparátoru je přiveden na druhý časovači obvod, na jehož hodinový vstup je přiveden signál ze zdroje referenčního kmitočtu. Výstup druhého časovaciho obvodu je spojen s druhou výstupní svorkou a rovněž s řídicím vstupem druhého elektronického spínače, když k invertujic1 mu vstupu operačního zesilovače je připojen první vývod druhého elektronického spínače, jehož druhý vývod je připojen ke druhému zdroji referenčního proudu.

Výhoda zapojeni přesného převodníku napěti na kmitočet s velkým vstupním odporem se samostatnými výstupy pro každou polaritu vstupního napěti podle vynálezu spočívá zejména v tom, že relativně jednoduchým způsobem lze získat výstupní signál na oddělených výstupech podle polarity vstupního převáděného napěti. Výhoda je dále v tom, že je zachován velký vstupní odpor převodníku, tak jako je u zapojení podle základního vynálezu.

Vynález bude dále bliže popsán podle obrázku, na němž je znázorněno zapojeni příkladného provedeni přesného převodníku napětí na kmitočet s velkým vstupním odporem se samostatnými výstupy pro každou polaritu vstupního napěti podle vynálezu.

Vstupní svorka J je spojena s neinvertuj1c1m vstupem operačního zesilovače a k ínvertujícímu vstupu operačního zesilovače £ je připojen prvni konec rezistoru 2 z dáte první konec kapacitoru £ a první vývod prvního e l ek t roni ck ého spínače £ a rovněž prvni vývod druhého elektronického spínače 13. Druhý konec rezistoru £ je připojen ke společnému vodiči 2· Výstup operačního zesilovače 2 je připojen ke druhému konci ka2 CS 268125 B3 i pacitoru £ a rovněž je spojen s prvním vstupem prvního komparátoru Jas prvním vstupem druhého komparátoru 16. Druhý vstup prvního komparátoru 7 je připojen k prvnímu zdroji g komparačního napětí a druhý vstup druhého komparátoru 16 je připojen ke druhému zdroji 15 komparačního napětí. Výstup prvního komparátoru Z je spojen se vstupem prvního časovaciho obvodu 10 a podobně výstup druhého komparátoru 16 je spojen se vstupem druhého časovaciho obvodu 17. Hodinové vstupy prvního i druhého časovaciho obvodu 10, 17 jsou spojeny se zdrojem 11 referenčního kmitočtu. Výstup prvního časovaciho obvodu 1G je spojen s první výstupní svorkou 12 a rovněž s řídicím vstupem prvního elektronického spínače 5, jehož druhý vývod je připojen k prvnímu zdroji 4 referenčního proudu a obdobně je výstup druhého časovaciho obvodu 17 spojen s druhou výstupní svorkou 18 a rovněž s řídicím vstupem druhého elektronického spínače 13, jehož druhý vývod je připojen ke druhému zdroji 14 referenčního proudu.

V činnosti se na vstupní svorku 1 proti společnému vodiči 2 přivede vstupní napětí U. Totéž napětí se zopakuje v důsledku činnosti operačního zesilovače 2 na invertujícím vstupu operačního zesilovače £, a proto kapacitor £ bude nabíjen proudem kde U značí vstupní napětí přivedené na vstupní svorku 1 a R značí odpor rezistoru 3. Při provozu je výstupní napětí operačního zesilovače 2 sledováno prvním a druhým komparátorem 2 » 16. První komparátor 2 ma nastavenu první komparační úroveň prvním zdrojem § komparačního napětí. Druhý komparátor 16 má nastavenu druhou komparační úroveň U_K2 druhým zdrojem 15 komparačního napětí. Přitom první komparační úroveň je vyšší než druhá komparační úroveň, tj. První komparátor 2 pracuje při kladném vstupním napětí a druhý komparátor 16 pracuje při záporném vstupním napětí převodníku.

Přívedeme-li na vstupní svorku J kladné napětí, překlopí se komparátor 2 v tom okamžiku, kdy výstupní napětí operačního zesilovače 2 dosáhne komparační úrovně dané zdrojem 8 prvního komparačního napětí. T1m se připraví ěasovací obvod 10 k činnosti. Vlastni aktivace časovaciho obvodu 10 však nastane až po příchodu zvolené hrany signálu o referenčním kmitočtu, který je dodáván na hodinové vstupy časovačích obvodů 10 a 17 ze zdroje 11 referenčního kmitočtu. Časovači obvod 10,vydá impuls přesně definované délky t odvozený od signálu o referenčním kmitočtu. Po dobu trvání impulsu je sepnut první elektronický spínač 2 a kapacitorem £ teče navíc vybíjecí proud 1_R^ z prvního zdroje 4 referenčního proudu. Četnost nabíjeni a vybíjeni kapacítoru £ je lineárně úměrná hodnotě vstupního napětí. Kmitočet F1 výstupního signálu odebíraného z první výstupní svorky 12 proti zemni svorce je, za předpokladu, že vstupní napětí U 0, proto lineárně závislý na vstupním napětí podle vztahu

F = -------------- u .

^R 1r1 ^ťr

Zde I_ft1 značí proud dodávaný prvním zdrojem $ referenčního proudu, t dobu trváni impulsu na výstupu časovaciho obvodu 1G odvozenou od signálu o referenčním kmitočtu, R odpor rezistoru a U napětí přivedené na vstupní svorku 1 proti společnému vodiči £.

Obdobně zapojeni pracuje, přivedeme-li na vstupní svorku 1 napětí záporné polarity. V činnosti je však nyní druhá větev tvořená druhým komparátorem 16 se zdrojem 15 druhého komparačního napětí, druhým časovacím obvodem 17 druhým elektronickým spínačem 13 a druhým zdrojem 14 referenčního proudu. Kmitočet F2 výstupního signálu odebíraného

CS 268125 33 z druhé výstupní svorky 18 proti společnému vodiči £ je, za předpokladu, že vstupni napéti U0, dán vztahem přičemž 1_R2 znáči hodnotu proudu dodávaného druhýn zdrojem 14 referenčního proudu a význam dalších veličin je shodný jako v předchozip.

Aby kmitočtový zdvih převodníku napéti na kmitočet byl pro obě polarity vstupního napětí shodný, voli se J_R^ = J_R2 ³ obvykle se také voli U_K2 =

Poněkud složitější způsob generování impulsu v časovačích obvodech 10 a 17 je '·' dán tím, že z důvodu vysoké přesnosti převodu je délka impulsu odvozena ze signálu o referenčním kmitočtu, který je dodáván ze zdroje 11 referenčního kmitočtu realizovaného příkladně pomocí krystalem řízeného oscilátoru. Okamžitý kmitočet výstupního signálu z tohoto důvodu není zcela přesně úměrný vstupnímu napětí. V kapacitoru £ je však chyba každého převodu zapamatována a jakmile dojde k nahromaděni chyby nad určitou mez, je převodníkem provedena oprava výstupního kmitočtu. V průběhu delšího časového intervalu je proto převod napětí na kmitočet velmi přesný. __

Přesný převodník napětí na kmitočet s velkým vstupním odporem se samostatnými výstupy pro každou polaritu vstupního napětí dle vynálezu má obecné využiti a je ho možno s výhodou aplikovat všude tam, kde je zapotřebí jednoduchý a přesný převodník napětí na kmitočet s velkým vstupnim odporem se samostatnými výstupy pro každou polaritu vstupního napětí. Zejména lze převodník podle vynálezu využit v měřici a přístrojové technice, např. v mu11i metrech, číslicových korelátorech či spektrálních analyzátorech, číslicových integrátorech apod.

Vzhledem k relativní obvodové jednoduchosti převodníku podle vynálezu, je obvod vhodný pro realizaci v hybridní podobě.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Přesný převodník napětí na kmitočet s velkým vstupním odporem podle autorského osvědčení č. 266 884 se samostatnými výstupy pro každou polaritu vstupního napětí, vyznačující se tím, že k výstupu operačního zesilovače /2/ je rovněž připojen první vstup druhého komparátoru /16/, přičemž jeho druhý vstup je připojen ke druhému zdroji /15/ komparačního napětí, zatímco výstup druhého komparátoru /16/ je připojen na druhý časovači obvod /17/, na jehož hodinový vstup je přippjen výstup zdrpje /11/ referenčního kmitočtu, přičemž výstup druhého časovaciho obvodu /17/ je spojen jednak s druhou výstupní svorkou /18/ a jednak s řídicím vstupem druhého elektronického spínače /13/, kde k invertujic1 mu vstupu operačnihp zesilovače /2/ je připojen první vývod druhého elektronického spínače /13/, jehož druhý vývod je připojen ke druhému zdroji /14/ referenčního proudu.